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La Energía es una de las magnitudes más empleadas de la Física, y sobre ella se construye gran parte del conocimiento actual. Sin embargo la Energía, así concebida, es en todos los casos el establecimiento de unas relaciones entre fenómenos, pero no la evaluación “por sí mismo” de un fenómeno.
David Rose la define así: “Energía es un concepto abstracto inventado por los físicos en el siglo XIX para describir cuantitativamente una amplia variedad de fenómenos naturales”.
Llegando un poco más lejos en la evaluación de esta carencia, podemos acudir a la famosa declaración del físico estadounidense Richard Feynman (1918-1988) en su libro “Lectures on Physics”: “Es importante darse cuenta de que en la Física de hoy no sabemos qué es la Energía. No tenemos una idea de por qué la Energía está formada por pequeños pulsos de una cantidad definida”.
No trataré siguiera aquí siquiera de contribuir a resolver tales enigmas, pero sí de hacer una valoración de qué es la Energía desde el punto de vista que nos ocupa, que es el de la formación de SISTEMAS VIVOS, y extraer algunas conclusiones.
2.01.- ENERGÍA PARA LOS SISTEMAS VIVOS
Energía es, tradicionalmente, la capacidad de producir trabajo. Nosotros hablaremos de Energía en un sentido más específico, determinando que, para los SISTEMAS VIVOS. Energía es el bien capaz de producir un determinado trabajo: el que necesita cada SISTEMA VIVO para mantener su estructura.
Pero recordemos nuestra definición de SISTEMA VIVO:
Una estructura que capturará y utilizará esa energía para obtener más energía. Y esa nueva energía le servirá para realizar más trabajo. Surgen entonces problemas.
El primer problema es que el valor de la energía para un sistema vivo no es, sobre todo, o no únicamente, el valor de la energía consumida, sino el valor de la energía que le permitirá seguir consumiendo.
Lo importante desde este punto de vista es que la energía consumida por un SISTEMA VIVO no tiene únicamente un valor en julios o en calorías.
Cada consumo energético es importante porque permitirá al sistema vivo continuar consumiendo energía.
Cada sistema vivo, y cada consumo energético de un sistema vivo, tiene asociado un cono de consumos energéticos futuros
Un cono porque ese consumo energético futuro será potencialmente creciente ya que, gracias a esa energía, el sistema vivo podrá invertir más en SENSORES, localizando cada vez más energía, y en HERRAMIENTAS que la capturen (sea el propio sistema, en el caso de SISTEMAS VIVOS SOCIALES, o mediante la reproducción, en los biológicos. En este último caso, cada uno de los nuevos sistemas tendrá a su vez asociado un cono de energías futuras que parten de ese cono inicial).
Y el valor de esa energía futura no puede, al menos inicialmente, ser medido.
2.02.- SISTEMAS CERRADOS Y SISTEMAS ABIERTOS
Imaginemos, por ejemplo, un doble tanque, relleno con un gas a una cierta temperatura en una de sus cubas y a una temperatura diferente en la otra, y conectado por un estrecho tubo. Los gases tenderán a mezclarse, alcanzando un estado final intermedio, en el cual conformen una masa uniformizada. El estado inicial es un estado ordenado, improbable. Sin embargo el estado final es un estado mucho más probable, al que tenderá esa materia aislada.
Este es un modelo clásico de la Termodinámica. Cuando el Segundo Principio de la Termodinámica nos dice que todo proceso energético conlleva una pérdida de calor nos dice que un sistema cerrado, es decir, aislado del resto de materia y energía, tenderá hacia un estado de máxima probabilidad, un estado estacionario. Y que en cualquier proceso que emprendamos una parte de la energía utilizada se perderá, lo que llevará, finalmente, al conjunto de las cosas, a ese estado desordenado.
No discutiremos ni por un momento la verdad de ese proceso, pero surge al menos una duda en cuanto a su interpretación:
Analicemos lo que acabamos de hacer. Si releemos el párrafo vemos que comienza con la palabra IMAGINEMOS. ¿Qué quiere decir esto?
Lo que ha sucedido es que hemos invertido una cierta cantidad de energía en el esfuerzo de imaginar.
En otras palabras: ese modelo teórico, o incluso ejecutado realmente, al que llamamos un “sistema cerrado”, se ha convertido en parte de un sistema formado al menos por el propio modelo y el investigador que especula con él.
El investigador, con ese modelo, pretende mostrar o demostrar algo con la esperanza de obtener un beneficio energético para sí mismo o para la estructura –SISTEMA VIVO- en la que se integra, y que financia esta investigación. Así que lo que llamamos sistema cerrado es en realidad una herramienta de inversión del investigador. Pero esta persona es, a su vez, como investigador teórico, un SENSOR del SISTEMA VIVO SOCIAL al que pertenece, sea una empresa o el Estado. El sistema cerrado del ejemplo habrá de situarse, entonces, como HERRAMIENTA de otro sistema más amplio.
Cualquier sistema cerrado objeto de análisis, sea el analizado por el investigador o cualquiera que el lector imagine, requiere una inversión energética –la necesaria para realizar o simplemente imaginar ese modelo por parte del investigador, o para reproducirlo en su mente por parte del lector- que el investigador, o el lector, esperan recuperar obteniendo un conocimiento que resulte útil, es decir, que permita obtener energía o ahorrarla en futuros procesos.
El modelo –el “sistema cerrado”, en este caso- es, como el martillo, la mesa o cualquier otro objeto de los que veíamos en el capítulo anterior, un subsistema de un Sistema Vivo: requiere y ha obtenido una energía para su generación, y la obtendrá y se replicará en el caso de que se muestre rentable energéticamente.
Entonces, si no es un sistema cerrado, ¿es un sistema abierto? Sí, pero también aquí hay que realizar determinadas precisiones. Un sistema abierto es, para los físicos, un sistema en el que entra energía y sale energía, con una pérdida de energía útil en forma de calor. Si me permiten la simplificación, para la física un sistema abierto es una variante de un sistema cerrado, sólo que con una tubería de entrada, por la que ingresa energía, y una de salida, por la que emite una parte de esa energía en forma de trabajo útil, y un porcentaje de energía desperdiciada, en forma de calor.
Pero las cosas no son así.
“Si usted recuerda cada palabra de este libro –dice Stephen Hawking (1942-) en “Historia del tiempo”- su memoria habrá grabado alrededor de dos millones de unidades de información; el orden de su cerebro habrá aumentado aproximadamente dos millones de unidades. Sin embargo, mientras usted ha estado leyendo el libro, habrá convertido al menos mil calorías de energía ordenada, en forma de alimento, en energía desordenada, en forma de calor que usted cede al aire de su alrededor a través de convección y sudor. Esto aumentará el desorden del universo en unos veinte billones de unidades –o aproximadamente diez millones de billones de veces el aumento del orden de su cerebro- y eso si usted recuerda TODO lo que hay en el libro.”
Vemos que en el ejemplo existe una energía de entrada –mil calorías-, que produce un orden en el cerebro, y una energía desordenada, en forma de calor.
Sin embargo diremos que los SUBSISTEMAS VIVOS no se caracterizan por mantener su orden degradando energía, cosa que sucede, sino (recordemos el cono de energías futuras) porque cada energía consumida es una oportunidad de consumir nueva energía, para sí mismos, o para el SISTEMA en el que se integran. Y no sólo eso. Esa energía futura será, en promedio, superior a la energía consumida.
Cuando el lector lee la obra de Hawking o, a estas alturas, sigue leyendo esta obra, está realizando una inversión. Bien sea porque espera que la lectura le permita crearse un mejor modelo de su entorno -estará invirtiendo en MODELIZADORES, bien por simple diversión –el libro será para él una HERRAMIENTA HOMEOSTÁTICA, que le entretiene mientras “recarga sus baterías” para reincorporarse al trabajo-.
Las mil calorías (o “aproximadamente, dos millones de unidades de información”) que, en opinión de Hawking, costará leer este libro, serán un gasto que permite, o puede llegar a permitir, obtener un beneficio futuro. Es decir, son mil calorías mediante las cuales el sistema espera obtener más de mil calorías.
Esto es también aplicable también a las máquinas, que para nosotros serán SUBSISTEMAS HERRAMIENTAS. Por ejemplo, una máquina de vapor. Esta máquina ingresa energía, parte de la cual convierte en trabajo mientras, necesariamente, otra parte se pierde en forma de calor.
La conclusión desde la física es que esa máquina genera entropía y, por lo tanto, contribuye a conducir al universo hacia el desorden. Dos máquinas de vapor conducirán al universo más rápidamente hacia el desorden que una sola.
Pero no existen máquinas de vapor aisladas.
Una máquina de vapor será, para nosotros, una Herramienta de un Sistema Vivo Social -una empresa, por ejemplo-, que ha invertido en esa Herramienta con la esperanza de obtener más energía de la invertida.
La máquina de vapor ha obtenido energía, y la seguirá obteniendo (para reparaciones, por ejemplo, proveniente, en este caso, de las inversiones homeostáticas del sistema en que se integra) en tanto en cuanto entregue y continúe entregando al sistema más energía de la que consume, aunque la contabilidad energética, como hemos visto, pueda ser externa a ella. Como el resto de SUBSISTEMAS de ese SISTEMA VIVO, conseguirá energía a cambio de un servicio que permita obtener más energía futura. Y como los demás SUBSISTEMAS, existirá en competencia con otras HERRAMIENTAS –otros procedimientos equivalentes, otras máquinas de vapor-.
Así visto, es correcto extraer conclusiones energéticas de esa máquina de vapor como algo aislado, lo que la convierte en un objeto entrópico. Pero es insuficiente, al no considerar que esa entropía siempre quedará compensada, por definición, por una ganancia energética superior a la inversión (de no ser así, cesará la inversión en esa máquina). Y esto es debido a que una parte de la energía aprovechable obtenida por la máquina de vapor será destinada a localizar más energía que alimente esa máquina –más carbón-, de forma tal que el sistema pueda, no sólo continuar indefinidamente consumiendo carbón, sino disponiendo de cada vez más carbón para consumir. Un ejemplo adecuado para mostrar esto es referirse a las primeras “máquinas de vapor atmosférico”, inventadas por Newcombe, y que cumplían literalmente esa misión. Muy grandes y poco eficientes, se instalaron inicialmente en las propias minas de carbón, con el fin de bombear agua y permitir así la extracción de carbón a más profundidad. Literalmente, consumían carbón para obtener más carbón del que consumían.
Mientras la Física ve al sistema cerrado del ejemplo o a la máquina de vapor como procesos que generan entropía, nosotros los veremos como HERRAMIENTAS de un determinado SISTEMA VIVO, y consideraremos que la energía que han requerido –el acto de imaginar el modelo, o el carbón que necesita la máquina de vapor- será inferior a la energía futura a la que permitirán acceder.
Es más, se puede establecer una evolución en la eficiencia energética de los SISTEMAS VIVOS partiendo de un cociente entre la energía útil para el sistema y la energía desperdiciada –entropía- del proceso, concluyendo que la tendencia de los SISTEMAS VIVOS, mediante procesos de incremento de la eficiencia de sus procedimientos, será la de hacer del resultado de ese cociente un valor creciente, es decir, la energía útil del sistema vivo crecerá a mayor ritmo que la entropía. Si vemos al universo, como se pretende mostrar en este libro, como no solamente compuesto por SISTEMAS VIVOS, sino como una realidad tal que algunos de estos sistemas crecerán, incrementando de forma cada vez más veloz la energía útil a sus sistemas, veremos que la entropía asociada a este proceso tenderá a ser cada vez más irrelevante en el conjunto de la ecuación energética del proceso.
El universo, como realidad en la cual los sistemas vivos forman cada vez una entidad más abarcadora y autoorganizante, no tiende a la entropía, sino a la estructuración.
Y no hay escape para esto. Podemos dedicarnos a realizar modelos absurdos energéticamente, pero sólo lo podremos hacer si disponemos de la suficiente energía almacenada (como amateurs), o bien si convertimos nuestros modelos, en principio no rentables energéticamente, en rentables, es decir, útiles para la sociedad en la que nos integramos (si nos profesionalizamos como artistas, por ejemplo).
Pongamos una objeción. La definición de Energía ofrecida, “capacidad de producir trabajo para mantener la estructura que invierte en ella y continuar así produciendo trabajo”, deja de lado un hecho importante: existirán inversiones fallidas. ¿Debemos incorporar éstas a nuestra definición de Energía? Sí, podemos hacerlo, teniendo en cuenta que las inversiones fallidas de un sistema vivo –en cualquiera de sus actividades, desde la captura energética a una reproducción evolutivamente no premiada- serán a largo plazo, si éste sistema logra mantener su estructura, inferiores respecto a las útiles.
Al afirmar esto no podemos mirar a un SISTEMA VIVO en concreto. Ni siquiera a un planeta en concreto.
Desde el momento en que existe vida –y nosotros somos parte de ella- la realidad estará progresivamente definida por un conjunto de sistemas que localizan otras energías y las convierten en útiles para mantener su estructura. Argumentaremos a lo largo de este libro que esa vida será crecientemente capaz de garantizar su propia conservación y de localizar y capturar nuevas energías, y hacerlo de manera cada vez más eficiente, lo que a la vez define la realidad como un proceso de estructuración creciente, crecientemente apartado de la entropía.
2.03.- UN MISMO ACTO ENERGÉTICO TIENE DIFERENTES VALORES ENERGÉTICOS
Desde la perspectiva expuesta, vemos que la máquina de vapor, o el modelo de “sistema cerrado” expuesto tendrán, según quién los lleve a cabo, o utilice, diferentes valores energéticos futuros. Cuando un investigador mostró ese sistema cerrado termodinámico por primera vez tenía un determinado valor energético. Dado que el sistema social lo encontró útil, lo repitió, llevándolo incluso a las escuelas. Mientras cada una de estas repeticiones del experimento es útil para un pequeño grupo que aprende de ellas, el experimento original ha sido útil para todos ellos. De hecho, premiamos de modo diferente a quien realiza por primera vez un experimento que se muestra útil en términos energéticos que a quienes lo repiten.
Es posible asociar el primer experimento, realizado por el experimentador, a una inversión que el sistema social que alimenta a ese experimentador hace en modelizaciones. Sin embargo, las repeticiones realizadas posteriormente, por ejemplo en un centro educativo, de ese mismo modelo, que ahora se da como cierto, es decir, energéticamente rentable, están destinadas a la formación de –serán una inversión en- HERRAMIENTAS que continúen con el proceso de captura energética. El mismo experimento se realiza desde distintos SUBSISTEMAS. La doble labor de un profesor universitario –investigación y enseñanza- se corresponde con una inversión del SISTEMA SOCIAL en SUBSISTEMAS diferentes: SENSORES o MODELIZADORES, y HERRAMIENTAS DE INVERSIÓN. Característicamente, la inversión en SENSORES y MODELIZADORES es más arriesgada energéticamente que la inversión en Educación, es decir, en métodos de rentabilidad energética ya comprobados. Pero es, por otra parte, la única forma de que un SISTEMA VIVO evolucione, localizando nuevos nichos energéticos.
2.04.- LA ENERGÍA EMERGE
Al hablar de Energía como el bien útil a cada SISTEMA VIVO para mantener su estructura estamos diciendo que existen muchos tipos de energías: tantas como tipos de SISTEMAS VIVOS, según los hemos descrito. Consideraremos así que, además de en sus formas habituales, la hierba para los herbívoros, la carne para los carnívoros, el dinero o el petróleo para los humanos, representan Energía. Es decir, estamos cambiando de forma sustancial nuestra mirada al entorno. Con nuestra definición estamos reduciendo el concepto energía para cada uno de ellos –solamente será energía aquella útil para el SISTEMA VIVO que la localiza-, pero también ampliándolo enormemente.
Podríamos argumentar que el herbívoro compite por las hojas porque éstas contienen determinados componentes, y que esta energía es medible. Lo mismo podemos decir del petróleo: competimos por él porque contiene un alto valor energético, y este valor es medible. Sin embargo las hojas, hasta que apareció el primer herbívoro, o el carbón, hasta que apareció la primera máquina de vapor, no eran energía, porque ningún sistema vivo los había contemplado como tal. Pero una vez descubiertas y combinadas con otras, como agua y oxígeno, permiten que ciertas estructuras animales se conserven y sean capaces, realizando un trabajo, de capturar nueva energía.
¿Qué es esa energía?
Es un valor cambiante, emergente, en función de la capacidad de los Sistemas Vivos para localizarlo y asimilarlo como útil.
2.05.- MALTHUS Y LA FÍSICA ACTUAL
La visión de la energía que tiene la ciencia actual –especialmente la Física- recuerda la visión de la riqueza que tenía Thomas Malthus (1766-1834) hace doscientos años y que tanto influyó en Darwin. Como la población aumentaba, en su opinión, exponencialmente, y los alimentos sólo aritméticamente, el futuro se veía automáticamente oscurecido, y sólo podía deparar hambrunas y calamidades sin cuento. Pero Malthus –o los físicos actualmente- no tuvieron en cuenta que la energía disponible podía aumentar, crecer, basándose en nuevos descubrimientos o nuevas tecnologías que redefiniesen la energía disponible. No tuvieron en cuenta que la energía emerge.
La energía –y con ella la realidad- emerge. Y lo hace según nuevos Sistemas Vivos, por el proceso descrito de inversión en Sensores y Herramientas, y la adaptación de sus Sistemas Metabólicos, van convirtiendo en energía algo que hasta entonces no lo era.
La innovación, uno de los motores, como hemos visto, de la evolución, ataca uno de los pilares básicos de la Física: la energía, al menos cuando hablamos de sistemas vivos, Sí se crea.
Cabe argumentar: pero incluso el Hidrógeno del universo es limitado. Se agotará también, algún día, esa fuente de energía.
Respondamos a esto con un ejemplo. Darwin se encontró con un problema. Su sistema necesitaba millones de años para funcionar. Calculó, por ejemplo, que la diversificación de los mamíferos requería alrededor de 300 millones de años si había de explicarse por selección natural. Pero un eminente coetáneo, el físico y matemático británico Lord Kelvin (1824-1907), realizó hacia 1860 unos cálculos sobre cuánto tiempo podría durar el sol. Y para ello consideró que el sol estaba hecho de carbón, el producto más energético entonces conocido. Su conclusión fue que el sol sólo podía llevar iluminando la tierra unos pocos millones de años. Aseguró, concretamente, que la tierra no podía tener más de 25 millones de años (consideró para ello también la existencia de una “energía gravitatoria”).
"La Física argumenta contra la evolución”, dijo, y logró de esta manera sumir en la incertidumbre al mismísimo Darwin, quien llegó a dudar de su propia teoría (de hecho, en la última edición de su libro eliminó toda referencia a la duración de la tierra), y retrasar varias décadas el progreso de la biología. No fue hasta décadas después, con el descubrimiento de la energía nuclear, cuando las piezas descritas por Darwin encajaron. Entonces un nuevo tipo de energía emergió.
La energía nuclear fue descubierta, y con ella el sol pasó de verse como una gran concentración de carbón, o un material similar, a una masa de Hidrógeno que se fusionaba, liberando cantidades masivas de energía. Los nuevos cálculos indicaron que el sol podía haber estado brillando, y podía aún brillar, varios miles de millones de años. Muchos más de los que ha necesitado la tierra para formarse. ¿No nos dice esto nada? ¡La valoración que hacemos en cada momento de nuestros recursos se hace en función no de la energía existente, sino de la energía conocida, es decir, localizada por los Sensores! Y no sólo de nuestros recursos: la valoración de la realidad.
Sigue siendo posible argumentar que la energía del universo no ha variado, que el sol brillará lo mismo, lo supiéramos nosotros o no. Pero desde el momento en el cual nuestros SENSORES y MODELIZADORES han descubierto la energía que existe en el átomo, ésta –y esto no sucedía antes- HA PASADO A SER ENERGÍA POTENCIAL DEL SISTEMA SOCIAL HUMANO. Aunque se utilice la misma palabra, no hablamos de lo mismo. Antes la energía contenida en un átomo no era útil para ningún SISTEMA VIVO. Ahora sí. Y con su incorporación al SISTEMA METABÓLICO SOCIAL permitirá a este sistema perpetuarse y evolucionar. Es decir, será capaz de producir UN NUEVO TRABAJO. Y esto, por definición, más allá de lo que podemos imaginar, porque si lo hubiésemos imaginado, sería ya energía potencial del sistema.
Y este hecho impide extraer conclusiones, desde la Física, sobre el futuro del Universo (lo ponemos ahora con mayúsculas). El emergentismo, concepto introducido por el economista John Stuart Mill (1806-1873) hace ya más de dos siglos, indicaba que algunas propiedades de los sistemas no podían deducirse de sus partes aisladamente. Ese emergentismo nos dice que las TOE (las Teorías del Todo) perseguidas desde la Física no tienen en cuenta que los Sistemas Vivos tienen la capacidad de transformar la realidad. Al descubrir y convertir en progresivamente útiles para su subsistencia nuevos elementos, no sólo la transforman: la crean. Y lo hacen, como hemos visto, a un ritmo crecientemente superior a la pérdida entrópica. De hecho lo hacen además de forma cada vez más rápida, consciente y eficiente. Y esa localización energética transforma la realidad, que se vuelca, progresivamente, del lado de unos SISTEMAS VIVOS cada vez más estructurados y robustos.
Cada localización de energía por los Sensores contamina de vida lo observado, que pasa a formar parte, potencialmente, de ese Sistema Vivo.
Si a esto añadimos -lo veremos más adelante- una creciente capacidad de modelizar, es decir, de capturar energía futura, estamos ampliando enormemente esta contaminación y con ella, como hemos visto, cerrando probabilidades a ese futuro, que se deposita crecientemente no en la Física, sino en el análisis de los Sistemas Vivos.
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ENERGÍA. Capítulo II del libro energetismo POSTEVOLUCIÓN
Autor: ALFREDO GONZÁLEZ COLUNGA
Depósito Legal: AS-0535-2010
ISBN: 978-84-613-4198-6
Copyright: Alfredo González Colunga | vegap
Edita: LAi Ensayo
laiensayo@gmail.com
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